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基于LM117T的直流稳压电源的设计与制作陈仕华（秦皇岛职业技术学院）摘要：简要介绍1.2～25V可调直流稳压电源电路的3种设计方案，并较详细地阐述基于LM117T的电源设计与制作的方法，该电路利用LM117T和保护二极管电路以及软启动电路较好地解决了输出电压的连续可调和输出软启动的问题以及保护方式。关键词：连续可调；直流电源电路；保护；软启动；LM117T；DesignMethod&factureofDirectCurrentof1.2--25VStableVoltageCircuitAbstract：Threemethodsof1.2～25Vdirectvoltagecircuitdesigningwhoseoutputisstableandchangeableareintroduced．ItalsodiscusseshowtodesignstablevoltagecircuitwithLM117Tindetail．Withtheprotectiondiodesandswitchingcircuitonsoftly，theproblemsthatoutputisadjustedfromzerovoltandoutputisstartedsoftlyarebettersolved．Keywords：continuousadjustable；protectiondiodes；directpower—supplycircuitsoftswitch；LM117T1引言现代电子设备的对电源的性能要求越来越高。电源对电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带有感性负载的电路和设备(如继电器、电机)中，对电源的性能要求更高。在很多应用直流继电器、传感器和直流电机的场合中，要求为这些负载能够灵活提供连续可调的直流稳压电源，并且要求电源有保护功能。实际上就是要求设计一个具有足够调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路。该电路的设计关键在于稳压电路的设计，其要求是输出电压连续可调，并易于自制。所选器件和电路必须达到在较宽范围内输出电压可调；输出电压应能够适应所带负载的启动性能。此外，电路还必须简单可靠，能够输出足够大的电流。2电路的设计思路易于自制的直流稳压电源电路的设计方法常用的有3种：(1)晶体管串联式直流稳压电路。电路框图如图1所示，该电路中，输出电压经取样电路取样后得到取样电压，取样电压与基准电压进行比较得到误差电压，该误差电压对调整管的工作状态进行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压U发生变化引起的输出电压的变化正好相反，从而保证输出电压为恒定值(稳压值)。单纯的串联式直流稳压电源电路很简单，但由于都采用分立元件，电路的制作和可靠性都难以保证。图1串联式直流稳压电源框图(2)采用三端集成稳压器电路。如图2所示，他采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压连续可调，因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。图2三端集成稳压电源框图(3)用单片机制作的可调直流稳压电源。该电路采用可控硅作为第一级调压元件，用稳压电源芯片作为第二级调压元件，通过AT89CS51单片机控制继电器改变电阻网络的阻值，从而改变调压元件的外围参数，并加上软启动电路，获得0～24V，0．1V步长，驱动能力可达1A，同时可以显示电源电压值和输出电流值的大小。其硬件电路主要包括变压器、整流滤波电路、压差控制电路、稳压及输出电压控制电路、电压电流采样电路、掉电前重要数据存储电路、单片机、键盘显示等几部分。电阻网络的每个电阻都需要精密匹配，电阻的精密程度直接影响输出电压的精度。电压电流采样电路由单片机控制实时对当前电压电流进行采样，以修正输出电压值。掉电前重要数据存储电路用以保存当前设置的电压值，可以方便用户在重新上电后不用设置，而且也不会因为电压值过高损坏用户设备。该电源稳定性好、精度高，并且能够输出±24V范围内的可调直流电压，且其性能优于传统的可调直流稳压电源，但是电路比较复杂，成本较高，使用于要求较高的场合，制作难度较大。在实际中，如果对电路的要求不太高(这种情况较多)，多采用第二种设计方案。3实际电路的设计电路采用三端集成稳压器电路方案，以LM117T作为稳压调节器组成的基本直流稳压电路，如图3所示。图3LM117T三端稳压器的基本电路(1)三端集成稳压器LM117T及其调压原理。图3中IC采用了LM117系列三端集成稳压器，其输出电压调节范围可达1.2～25V，输出电流可达1.5A，内部带有过载保护电路，具有稳压精度高、工作可靠等特点。由于LM117的2，3脚之间的电压为一稳定的基准电压(1.25V)，故有：)()RRV(125.12ADJ12RIUOUT其中，R1为固定电阻，故调节R2可以调节输出电压，并且UOUT的最小值为1.25V。电路中的电容C1起滤除高次谐波的作用，通常选择0.1uF的瓷片电容，输出电容C2可以改善输出响应性能和抑制电压波动，其值选择范围1uF～1000uF之间。(2)LM117的保护设计。当使用外部电容时，为避免电容的放电电流进稳压器而损坏需要加上保护二极管。如果稳压器的输入端短路且在输出端接有较大电容器时，那么输出端电容放电电流就会流入稳压器的输出端就容易烧坏稳压器，在输入端和输出端接入反向二极管D1即可起到保护作用，如图4所示；在稳压器调整端接入旁路电容C3和二极管D2，在输入端或输出端断路时，可以利用LM117内部电阻限制峰值放电电流，起到保护稳压管的作用。图4带保护的稳压电路(3)软启动电路设计。软启动电路由晶体管VD，电阻R3和电容器C3组成。其作用是使电路输出电压有一个缓慢的上升过程，以适应感性负载(如直流继电器和直流电机)的启动特性。当输入电压接人时，因C3上的电压不能突变，故VD因基极电位较低而饱和导通，使U2(LM117的2脚电位)和UOUT都很低，随着C3的充电，VD的基极电位上升，其发射极电位(即U2)逐渐升高，使UOUT也同步升高。当C3充满电时，VD被截止，启动电路失去作用，UOUT也达到设定值。启动的时间可以通过改变C3和R3的值进行调整。图5具有软启动功能的可调稳压电路（4）电路的制作。LM117T的封装采用T220H可以节省高度空间，交流侧采用48V变压器通过ACIN接线端子接入，直流侧由DCOUT输出1.2～25V的直流电压。调节R2改变输出电压，如有必要可外接电压表。该电路很适合于大中专院校学生的业余制作，可作为PLC（可编程控制器）控制电路中，直流继电器和传感器的电源，以及小型直流电机的供电电源。图6完整的直流稳压电源原理图图6LM117T可调直流稳压电源的PCB图4结语该稳压电路应用三端集成稳压电器，并加入补偿电压的方法解决LM117系列的保护问题。软启动电路的引入适应负载的启动特性。电路的结构简单、功能完善、可靠性高。参考文献[1]MartyBrown．电源设计指南[M]．沈德鸿，沈旭，译．北京：高等教育出版社，2005．[2]杨成才．软开关电源技术及电路设计[-M-]．北京：电子工业出版社，2004．[3]曲学基．王增益，曲敬铠．稳定电源电路设计[-M-]．北京：电子工业出版社，2003．